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商品簡介

《國中‧高中物理:徹底了解萬物運行的規則!》
《單位與定律:完整探討生活周遭的單位與定律!》
二冊套書

★日本goo RANKING BOOK【考生必讀的20本人氣物理書】入選
★新增國際度量衡大會於2019年修訂的單位定義

《國中‧高中物理》將中學領域的物理分為五大主題「力與運動」、「氣體與熱」、「波」、「電與磁」以及「原子」,每個小節都以一個現實世界的現象開始,在解決問題的同時帶您認識一個重要的物理概念。每章分為前段的基礎概念,以及後段的進階應用,讓各種階段的學生皆可自由安排適合的閱讀方式。

《單位與定律》則是將日常生活中經常使用到的熟悉單位,像是時間一分一秒、溫度高低變化、電流安培…等,或是課堂中學過但不太了解的導出單位與特殊單位,作了系統化的全面解說,藉此釐清觀念、深入淺出的輔助您學習這些與我們息息相關的物理科學知識!

物理學的各種定律往往是學生最懼怕的部分,本套書反其道而行,從現實生活中的現象出發,在解決問題的同時帶您認識各種物理定律。

專家推薦

曹培熙 老師
台大物理系暨醫學院光電生物醫學中心退休教授

  日常生活裡,我們會用到公尺、公分、公斤、公噸、分、秒、公升、伏特、瓦等數不清的單位。倘若沒有這些公認的單位,就無法表達:一棵樹有多高、一包米有多重、上第一堂課要在什麼時候走出家門、一個杯子能裝多少飲料、為什麼各種電器需要的電池數目不一樣、一盞電燈每小時消耗多少能量。因此,認識各種單位的意義和由來,既有充實知識的趣味,也有助於了解和比較生活上各種物件的功能。
制定各種單位的過程中,人類觀察過許多自然現象和物體的行徑,發現一些規律性,而產生了粗略的單位,例如一天(兩次日出之間的時間)、一個月(兩次月圓之間)、一英尺(成人腳底板的長度)等。一方面由於有了這些單位,另一方面觀察的現象範圍也擴大,就發展出一些觀測工具,提高觀測結果的精確度。細心地整理觀測結果,歸納出各種現象的規律性,和其中各因素演變的因果關係,也就發現了一連串的物理定律。
在這些定律的指引下,人類製作觀測儀器的材料和技術不斷進步,觀測範圍、精密程度跟著提升。於是,又發現更多定律,也需要修改或制定更多適用的單位。「單位」和「定律」互相激盪著,人類的智慧和努力寫出了許多動人的故事,因而日本牛頓雜誌社在2014年出版「單位與定律」一書。由於國際度量衡大會在2019年修訂部分單位的定義,「單位與定律」的修訂版問世,人人出版社將這本好書譯成中文。
本書包括兩部分:從序言到第3章陳述「單位」的發展史,以及各種單位的定義;第4章到第10章解說和「單位」有密切關係的各種「定律」。因為「單位」是因量度的需要而制定,而量度時所觀測的大多屬於物理現象,觀測儀器和技術大多運用物理學原理而建立,所以本書主要介紹物理學定律,即使化學定律的基礎依然是物理學。最後一章的生物學定律,則屬於新的範疇。
第1章從長度、質量、時間這些最基本的物理量所用的單位說起,向讀者說明一系列「基本單位」的沿革。以生動的插圖,及精心製作的表格,呈現文章內容的重點。例如24、25兩頁的插圖顯示:「公尺」的定義從最早以地表兩定點間的距離為依據,到以「公尺原器」兩刻線間的距離為標準,再到現在藉助於光速恆定的特性而制定。圖裡附加適當篇幅的說明,讓讀者聯想到本文中較詳細的介紹,而能體會修改定義的原因,和修改後提升觀測精確度的結果。
不論生活上或科技研發方面,長度、質量、時間不足以表達物件與現象的規模及演變。例如脈搏可能「用手指感測」(把脈)或是以「壓力感測器測量」或「經由心電圖等電子儀器觀測」,而測量內容包括「每秒幾次」、「每次搏動的強弱」等資訊,所以我們需要頻率、能量、電壓這些「導出單位」。
在第2章開頭,作者以聲波和電磁波的頻率為例,說明振幅、頻率、週期、波長的定義,以及頻率與波的效應(是否聽得見、醫療上的用處等)之間的關係。插圖及相關說明很鮮明易懂,可讓讀者留下深刻印象。作者在解說力、能量、功和功率、電磁場的主要物理量、壓力、光通量和照度、酵素活性、放射活性及生物等效劑量這些觀念與單位時,也一樣用容易體會的方式編製插圖,使讀者容易接收陌生領域裡的資訊。
為了表示地震具有的威力來源,以及在各地造成的震動效果,地球科學界觀測並分析地震時震源地質結構的變化,並研究人體對於震動程度的感受和當地的加速度之間的關係,建立「地震規模」和「震度」的觀念。表達這兩個觀念的數值(例如規模6.3、震度4級),是經由精確規定的量度方法和計算產生的,但不能冠上前述的某種基本單位和導出單位。這兩個觀念的數值大小,具有明確的實用意義,它們各自構成一種「特殊單位」。第3章第1節的詳細解說(包括插圖和附表),可以讓讀者體會這種特殊單位的意義,也有助於理解氣象局發布的地震消息內容。
類似地,位元(bit)和位元組(byte)是用來計量資訊量的觀念。因為它們的數值是依照精確定義產生的,也就形成另一種「特殊單位」。第3章的各節,詳細而清楚地解釋許多種特殊單位。例如斤、兩、磅是在日常生活中會用到的質量單位,經由規定舊有單位與國際單位的換算而定義的。又如光年與天文單位,是簡潔表達宇宙間的長距離所需而制定的。
值得提醒讀者注意的一個單位,是表示容積和體積的「毫升」(milliliter),它的縮寫是「ml」。但是很多人把ml讀作mol,變成物質量的單位「莫耳」。正確的做法是把它唸成milliliter,或依照從前表示相同意思的「立方公分」(cm3)之縮寫「cc」。
第4章到第8章,實際上是一部插圖豐富精美的物理學科普教材,從經典物理的力學,談到近代物理的相對論、量子論和宇宙學。它選用的題材,一方面呼應前文的單位之定義及由來,使讀者領悟到制訂那些單位的必要性;另一方面,可以欣賞制定單位過程展現的人類智慧之美。
第9章列舉一些化學定律。本文及插圖讓讀者從分子、原子、電子等微粒的行徑(包括排列、運動、碰撞等),認識支配(造成)各種現象的機制,以詮釋各定律中的相關變因及呈現的結果。
第10章以遺傳學中的孟德爾定律及哈代-溫伯格定律,和神經傳導訊息的全有全無定律,作為生物學定律的範例。只用文字敘述,很難將這類題材傳達給讀者。本章精心製作的示意圖,鮮明地呈現基因的可能組合方式,以及刺激強度與鈉離子流動與否的關係,因而幫助讀者了解造成種種遺傳效應的原因,和神經對刺激能否產生反應的條件。
本書的共同作者都是「單位與定律」相關領域的專家。他們有條理地將工作及研究的心得,融入本書的文字及插圖中。在本書各章,常會看到一個項目以不同的層次反覆呈現,因而能使讀者對書中題材感到興趣、細心閱讀,逐步增進了解程度,並啟發深入思考、謹慎推理的好習慣。這是一本圖文並茂、引人入勝的科普好書!

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